JP2016523426A - Improved sintered paste containing partially oxidized metal particles - Google Patents

Improved sintered paste containing partially oxidized metal particles Download PDF

Info

Publication number
JP2016523426A
JP2016523426A JP2016511071A JP2016511071A JP2016523426A JP 2016523426 A JP2016523426 A JP 2016523426A JP 2016511071 A JP2016511071 A JP 2016511071A JP 2016511071 A JP2016511071 A JP 2016511071A JP 2016523426 A JP2016523426 A JP 2016523426A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mixture
metal
component
weight
metal particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016511071A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6162885B2 (en
Inventor
ミヒャエル シェーファー
ミヒャエル シェーファー
ウルフガング シュミット
ウルフガング シュミット
Original Assignee
ヘレウス ドイチェラント ゲーエムベーハー ウント カンパニー カーゲー
ヘレウス ドイチェラント ゲーエムベーハー ウント カンパニー カーゲー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ヘレウス ドイチェラント ゲーエムベーハー ウント カンパニー カーゲー, ヘレウス ドイチェラント ゲーエムベーハー ウント カンパニー カーゲー filed Critical ヘレウス ドイチェラント ゲーエムベーハー ウント カンパニー カーゲー
Publication of JP2016523426A publication Critical patent/JP2016523426A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6162885B2 publication Critical patent/JP6162885B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B22F1/102Metallic powder coated with organic material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/16Metallic particles coated with a non-metal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/19Soldering, e.g. brazing, or unsoldering taking account of the properties of the materials to be soldered
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0244Powders, particles or spheres; Preforms made therefrom
    • B23K35/025Pastes, creams, slurries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B23K35/286Al as the principal constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3006Ag as the principal constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/302Cu as the principal constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3033Ni as the principal constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3612Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with organic compounds as principal constituents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3612Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with organic compounds as principal constituents
    • B23K35/3613Polymers, e.g. resins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08Non-ferrous metals or alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10Aluminium or alloys thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/12Copper or alloys thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18Dissimilar materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18Dissimilar materials
    • B23K2103/26Alloys of Nickel and Cobalt and Chromium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29005Structure
    • H01L2224/29006Layer connector larger than the underlying bonding area
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/83009Pre-treatment of the layer connector or the bonding area
    • H01L2224/83048Thermal treatments, e.g. annealing, controlled pre-heating or pre-cooling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838Bonding techniques
    • H01L2224/8384Sintering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304Transistor
    • H01L2924/1305Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304Transistor
    • H01L2924/1305Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055Insulated gate bipolar transistor [IGBT]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

本発明は焼結性混合物およびその混合物を用いた成分の結合方法に関する。さらに本発明は、焼結性混合物の生成方法に関する。【選択図】なしThe present invention relates to a sinterable mixture and a method for bonding components using the mixture. The invention further relates to a method for producing a sinterable mixture. [Selection figure] None

Description

本発明は焼結性混合物およびその混合物を用いた成分の結合方法に関する。さらに本発明は、焼結性混合物の生成方法に関する。   The present invention relates to a sinterable mixture and a method for bonding components using the mixture. The invention further relates to a method for producing a sinterable mixture.

電力工学において、例えば高耐圧性および高温度耐性を有するLEDまたは非常に薄いシリコンチップなどの成分の結合は特に難しい。このため、圧力感受性および温度感受性の成分はしばしば、接着剤を用いて互いに結合される。しかしながら、接着技術は、不十分な熱伝導性および/または電気伝導性しか有さない成分間の接触部位を生じるという欠点を伴う。この問題を解決するために、結合する成分をしばしば焼結する。焼結技術は、安定して成分を結合する非常にシンプルな方法で、焼結ペーストを利用する。   In power engineering, it is particularly difficult to combine components such as, for example, LEDs with high pressure resistance and high temperature resistance or very thin silicon chips. For this reason, pressure sensitive and temperature sensitive components are often bonded together using an adhesive. However, the bonding technique has the disadvantage that it results in contact sites between components that have poor thermal and / or electrical conductivity. In order to solve this problem, the components to be bonded are often sintered. Sintering technology uses a sintered paste in a very simple way to stably combine the components.

例えば、特許文献1は、焼結プロセス、電気伝導性、および熱伝導性を高めるために、少なくとも一部、脂肪酸または脂肪酸誘導体および揮発性分散剤でコーティングされた銀粒子を含む焼結ペーストの使用を記載している。   For example, U.S. Patent No. 6,057,031 uses a sintered paste comprising silver particles coated at least in part with a fatty acid or fatty acid derivative and a volatile dispersant to enhance the sintering process, electrical conductivity, and thermal conductivity. Is described.

特許文献2は、金属粒子、金属前駆体、溶媒、および焼結助剤を含む焼結ペーストを開示している。   Patent Document 2 discloses a sintered paste containing metal particles, a metal precursor, a solvent, and a sintering aid.

特許文献3によれば、低い焼結温度を確保するために、少なくとも1つの脂肪族炭化水素化合物が焼結ペーストに加えられる。   According to Patent Document 3, at least one aliphatic hydrocarbon compound is added to the sintered paste in order to ensure a low sintering temperature.

しかしながら、さまざまな焼結助剤の使用にかかわらず、特に低いプロセス圧力で常用のペーストまたは混合物の焼結性を高めることが必要であることは明らかであった。   However, despite the use of various sintering aids, it was clear that it was necessary to increase the sinterability of conventional pastes or mixtures, especially at low process pressures.

米国特許第7,766,218号明細書US Pat. No. 7,766,218 国際公開第2011/026624号International Publication No. 2011/026624 欧州特許第2425290号明細書European Patent No. 2425290

本発明の範囲において、焼結性は、金属粒子含有混合物を拡散する能力を含み、混合物の接触部の接着が結合するために用いられた。   Within the scope of the present invention, sinterability includes the ability to diffuse a mixture containing metal particles and was used to bond the adhesion at the contact of the mixture.

さらに、この時、実現可能なより広い温度範囲および圧力範囲で使用できる焼結性混合物が必要であった。さらに、向上した拡散性を有する焼結性混合物が望ましく、その混合物の使用は、以前の常用ペーストと比較して、同等の条件下で使用した場合、焼結された接触部の接着を高める。   Furthermore, at this time, a sinterable mixture was needed that could be used in a wider temperature and pressure range than was feasible. Furthermore, a sinterable mixture with improved diffusivity is desirable, and the use of the mixture increases the adhesion of the sintered contact when used under comparable conditions compared to previous conventional pastes.

従って、本発明は焼結性混合物、特に銅の表面に適用されるときに高い焼結性を有する、特に焼結ペーストを提供するという目的に基づいている。本発明の別の目的は、焼結プロセスが、より緩やかな条件下で、主により低い温度およびより低い圧力で進行できる焼結性混合物を提供することであり、その後は先行技術に従ってもよい。従って、その混合物の使用は、接触部の結合のための省エネルギー型の方法を必要とする。   The present invention is therefore based on the object of providing a sintered paste, in particular a sintered paste, which has a high sinterability when applied to the surface of a sinterable mixture, in particular copper. Another object of the present invention is to provide a sinterable mixture in which the sintering process can proceed under milder conditions, mainly at lower temperatures and lower pressures, after which the prior art may be followed. Thus, the use of the mixture requires an energy-saving method for bonding the contacts.

その目的は、本発明の独立項の特徴によって達成される。   The object is achieved by the features of the independent claims of the present invention.

従って、本発明の主題は、
(a)金属粒子と、
(b)式I:R−COR(I)で表される有機化合物であって、
式中、Rは8〜32個の炭素原子を有する脂肪族残基であり、Rは−OM部分または−X−R部分を含み、Mはカチオンであり、XはO、S、N−Rから成る群から選択され、Rは水素原子または脂肪族残基であり、Rは水素原子または脂肪族残基である、有機化合物と、
を含み、
有機化合物(b)中に存在する炭素の、金属粒子(a)中に存在する酸素に対するモル比が3〜50の範囲である、混合物である。
Thus, the subject of the present invention is
(A) metal particles;
(B) an organic compound represented by the formula I: R 1 -COR 2 (I),
Wherein R 1 is an aliphatic residue having 8 to 32 carbon atoms, R 2 includes an —OM moiety or —X—R 3 moiety, M is a cation, and X is O, S, An organic compound selected from the group consisting of N—R 4 , wherein R 3 is a hydrogen atom or an aliphatic residue, and R 4 is a hydrogen atom or an aliphatic residue;
Including
It is a mixture in which the molar ratio of carbon present in the organic compound (b) to oxygen present in the metal particles (a) is in the range of 3-50.

さらに、本発明は、少なくとも第1の成分、第2の成分、および本発明による混合物を含む交互重ね配置を提供する工程であって、混合物を、第1の成分と第2の成分との間に位置付ける工程と、交互重ね配置を焼結する工程と、を含む、少なくとも2つの成分の結合方法に関する。   Furthermore, the present invention provides an alternating stack comprising at least a first component, a second component, and a mixture according to the present invention, wherein the mixture is between the first component and the second component. And a method of bonding at least two components, comprising the steps of:

本発明の混合物は焼結することができ、好ましくは焼結ペーストとして存在し、特に印刷可能な焼結ペーストとして存在する。   The mixture according to the invention can be sintered and is preferably present as a sintered paste, in particular as a printable sintered paste.

本発明は、有機化合物b)中の炭素の、金属粒子a)中の酸素に対するモル比が、それらからできた混合物の焼結性に大きな影響を与えるという意外な研究結果に基づいている。比較的狭い範囲のモル比が焼結特性を高めることが意外にもわかった。   The present invention is based on the surprising research result that the molar ratio of carbon in the organic compound b) to oxygen in the metal particles a) has a great influence on the sinterability of the mixture made from them. It has been surprisingly found that a relatively narrow molar ratio enhances the sintering properties.

曲げ試験の非常に良い結果を示す。Shows very good results of bending test. 曲げ試験の非常に不十分な結果を示す。Showing very poor results of bending tests.

金属粒子(a)
本発明による混合物は金属粒子を含む。
Metal particles (a)
The mixture according to the invention comprises metal particles.

本発明の範囲において、「金属」とは、ホウ素と同周期だがホウ素の左側にある、シリコンと同周期だがシリコンの左側にある、ゲルマニウムと同周期だがゲルマニウムの左側にある、アンチモンと同周期だがアンチモンの左側にある元素の周期系における元素、および原子番号が55より大きい全ての元素のことをいう。本発明によれば、「金属」は、合金および金属間相も含む。   Within the scope of the present invention, “metal” is the same period as boron, but on the left side of boron, the same period as silicon, but on the left side of silicon, the same period as germanium, but on the left side of germanium, but the same period as antimony. It refers to elements in the periodic system of elements on the left side of antimony and all elements having an atomic number greater than 55. According to the present invention, “metal” also includes alloys and intermetallic phases.

金属の純度は、好ましくは、少なくとも95重量%であり、より好ましくは少なくとも98重量%であり、さらにより好ましくは少なくとも99重量%であり、一層より好ましくは少なくとも99.9重量%である。   The purity of the metal is preferably at least 95% by weight, more preferably at least 98% by weight, even more preferably at least 99% by weight, even more preferably at least 99.9% by weight.

本発明の範囲において、金属粒子は、例えば表面が酸化した、部分的に酸化した金属粒子も含む。   Within the scope of the present invention, the metal particles also include, for example, partially oxidized metal particles whose surface has been oxidized.

好ましい実施形態によれば、金属は、銅、銀、ニッケル、アルミニウム、ならびにそれらの合金および混合物から成る群から選択される。特に好ましい実施形態によれば、金属は銀である。   According to a preferred embodiment, the metal is selected from the group consisting of copper, silver, nickel, aluminum, and alloys and mixtures thereof. According to a particularly preferred embodiment, the metal is silver.

別の好ましい実施形態によれば、金属粒子(a)の少なくとも1つの金属は、銀、銅、およびそれらの混合物から成る群から選択される。   According to another preferred embodiment, the at least one metal of the metal particles (a) is selected from the group consisting of silver, copper, and mixtures thereof.

金属粒子(a)の金属は、好ましくは、本質的に銀または銅または銅と銀の混合物から成る。   The metal of the metal particles (a) preferably consists essentially of silver or copper or a mixture of copper and silver.

これに関して、「本質的に」とは、金属粒子(a)の少なくとも95重量%、特に少なくとも97.5重量%が、対応する金属または金属の混合物から成ることを意味するものとする。   In this context, “essentially” shall mean that at least 95% by weight, in particular at least 97.5% by weight, of the metal particles (a) consist of the corresponding metal or mixture of metals.

本発明によれば、金属合金は、少なくとも2つの成分のうち少なくとも1つが金属である、金属混合物であることが理解されるものとする。   In accordance with the present invention, it is to be understood that the metal alloy is a metal mixture in which at least one of the at least two components is a metal.

好ましい実施形態によれば、本発明の範囲は、金属合金として銅、アルミニウム、ニッケル、および/または貴金属を含む合金を用いることを含む。金属合金は、好ましくは、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム、白金、およびアルミニウムから成る群から選択される少なくとも1つの金属を含む。特に好ましい金属合金は、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム、白金、およびアルミニウムから成る群から選択される少なくとも2つの金属を含む。さらに、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム、白金、およびアルミニウムから成る群から選択される金属の割合が、金属合金の、少なくとも90重量%、好ましくは少なくとも95重量%、より好ましくは少なくとも99重量%、さらにより好ましくは100重量%を占めることが好ましい場合がある。合金は、例えば、銅および銀、銅、銀および金、銅および金、銀および金、銀およびパラジウム、白金およびパラジウム、またはニッケルおよびパラジウムを含む合金であってもよい。   According to a preferred embodiment, the scope of the present invention includes using an alloy comprising copper, aluminum, nickel, and / or a noble metal as the metal alloy. The metal alloy preferably includes at least one metal selected from the group consisting of copper, silver, gold, nickel, palladium, platinum, and aluminum. Particularly preferred metal alloys include at least two metals selected from the group consisting of copper, silver, gold, nickel, palladium, platinum, and aluminum. Further, the proportion of the metal selected from the group consisting of copper, silver, gold, nickel, palladium, platinum, and aluminum is at least 90% by weight of the metal alloy, preferably at least 95% by weight, more preferably at least 99% by weight. %, Even more preferably 100% by weight may be preferred. The alloy may be, for example, an alloy comprising copper and silver, copper, silver and gold, copper and gold, silver and gold, silver and palladium, platinum and palladium, or nickel and palladium.

本発明の範囲による金属粒子は、多相から成る粒子であってもよい。従って、金属粒子は、例えば、少なくとも1つのさらなる金属相でコーティングされた少なくとも1つの金属相からできたコアを含んでもよい。これに関して、銀でコーティングされた銅の粒子が、それらが本発明による金属粒子の定義に含まれるため、例示のために言及する。さらに、金属コーティングは、非金属コアに適用されてもよい。別の実施形態において、金属粒子は複数の異なる金属を含む。非貴金属からできた金属コアおよび例えば銀でコーティングされた銅粒子などの貴金属からできたコーティングを含む金属粒子もまた好ましい。本発明による混合物は、金属として、純金属、複数の種類の純金属、1種類の金属合金、複数の種類の金属合金、またはそれらの混合物を含んでもよい。金属は、粒子状で混合物中に存在する。   The metal particles according to the scope of the present invention may be particles composed of multiple phases. Thus, the metal particles may comprise, for example, a core made of at least one metal phase coated with at least one further metal phase. In this regard, silver-coated copper particles are mentioned for illustration purposes because they are included in the definition of metal particles according to the present invention. In addition, a metal coating may be applied to the non-metallic core. In another embodiment, the metal particles comprise a plurality of different metals. Also preferred are metal particles comprising a metal core made of a non-noble metal and a coating made of a noble metal such as copper particles coated with silver. The mixture according to the present invention may include a pure metal, a plurality of types of pure metals, a type of metal alloy, a plurality of types of metal alloys, or a mixture thereof as a metal. The metal is in particulate form and present in the mixture.

金属粒子は形が異なってもよい。金属粒子は、例えば、薄片状で、または球形(ボール状)で存在してもよい。特に好ましい実施形態によれば、金属粒子は薄片の形をとる。しかしながら、これは、少量の異なる形の粒子が使用されることを排除しない。しかしながら、粒子の好ましくは少なくとも70重量%、より好ましくは少なくとも80重量%、さらにより好ましくは少なくとも90重量%、または100重量%が、薄片状で存在する。   The metal particles may have different shapes. The metal particles may exist, for example, in a flaky shape or in a spherical shape (ball shape). According to a particularly preferred embodiment, the metal particles take the form of flakes. However, this does not exclude the use of small amounts of differently shaped particles. However, preferably at least 70%, more preferably at least 80%, even more preferably at least 90%, or 100% by weight of the particles are present in the form of flakes.

本発明による混合物に存在する金属粒子は、組成が同種または異種であってもよい。特に、混合物は異なる金属からできた粒子を含んでもよい。   The metal particles present in the mixture according to the invention may be of the same or different composition. In particular, the mixture may contain particles made of different metals.

本発明による混合物は、混合物の総重量に対して、好ましくは60〜99.7重量%、より好ましくは77〜89重量%、さらにより好ましくは80〜88重量%の金属粒子を含む。本発明による焼結性混合物に関して、金属粒子a)の量は、金属粒子a)と有機化合物b)との総重量に対して、96〜99.7重量%、好ましくは96.5〜99.5重量%、より好ましくは97〜99.3重量%、特に97.5〜99.0重量%の範囲であってもよい。   The mixture according to the invention preferably comprises 60-99.7% by weight, more preferably 77-89% by weight, even more preferably 80-88% by weight of metal particles, based on the total weight of the mixture. With respect to the sinterable mixture according to the invention, the amount of metal particles a) is 96 to 99.7% by weight, preferably 96.5 to 99.%, based on the total weight of metal particles a) and organic compound b). It may be in the range of 5% by weight, more preferably 97 to 99.3% by weight, especially 97.5 to 99.0% by weight.

好ましくは、金属粒子は部分的に酸化している。あるいは、粒子の一部は酸化しておらず、粒子の一部は部分的にまたは完全に酸化した、金属粒子からできた混合物が存在してもよい。   Preferably, the metal particles are partially oxidized. Alternatively, there may be a mixture of metal particles in which some of the particles are not oxidized and some of the particles are partially or fully oxidized.

本発明による混合物中の金属粒子(a)の酸素含有量は、金属粒子の総重量に対して、0.01〜0.15重量%の範囲であり、特に0.05〜0.10重量%の範囲である。   The oxygen content of the metal particles (a) in the mixture according to the invention is in the range from 0.01 to 0.15% by weight, in particular from 0.05 to 0.10% by weight, based on the total weight of the metal particles. Range.

金属粒子の酸素含有量の測定は、例えば、Leco社(米国)製のTC436分析装置を用いて搬送ガスの熱抽出によって当業者に既知の分析手順に従って行うことができ、酸素含有量は、COへの変換によって間接的に測定され、COガスはCO赤外線測定セルによって検出される。酸素含有量の測定は、ASTM E1019−03規格に基づいてもよい。測定が再現可能なことを確実にするための装置の調節が、既知量のCOガスによるガス較正、およびLeco社の公認のスチール規格を検査することによって行われ、その酸素含有量は、検査される試料の予想酸素含有量とほぼ同じである。試料調製に関して、100〜150mgの金属粉末をLeco社のスズカプセルの中に入れて量る。次に試料およびスズカプセルは、それぞれ2500℃で約30秒間、事前に2度パージした2000℃のLeco社の黒鉛坩堝の中に置く。試料の酸素は黒鉛の炭素と反応し、一酸化炭素(CO)を形成する。次にその一酸化炭素はLeco社の酸化銅カラム(Cu(II)O)上で酸化され、二酸化炭素(CO)を形成し、ここでカラムは約600℃の装置固有の温度を有する。生成された二酸化炭素は赤外線セルによって検出され、それによって試料の酸素含有量が測定される。満たされていないスズカプセルのブランク値は、試料の実際の測定が行われる前に同じ条件下で測定されなければならない。実際の測定の間、装置は、測定値(スズカプセルおよび試料)からこのブランク値を差し引く。 Measurement of the oxygen content of the metal particles can be performed according to analytical procedures known to those skilled in the art, for example by thermal extraction of the carrier gas using a TC 436 analyzer manufactured by Leco (USA), the oxygen content being is measured indirectly by conversion to 2, CO 2 gas is detected by the CO 2 infrared measuring cell. The measurement of oxygen content may be based on the ASTM E1019-03 standard. The adjustment of the device to ensure that the measurement is reproducible is done by inspecting a gas calibration with a known amount of CO 2 gas and a Leco approved steel standard whose oxygen content is Is approximately the same as the expected oxygen content of the resulting sample. For sample preparation, 100-150 mg of metal powder is weighed into a Leco tin capsule. The sample and tin capsule are then placed in a Leco graphite crucible at 2000 ° C., which has been purged twice beforehand at 2500 ° C. for about 30 seconds each. The sample oxygen reacts with the carbon of the graphite to form carbon monoxide (CO). The carbon monoxide is then oxidized on a Leco copper oxide column (Cu (II) O) to form carbon dioxide (CO 2 ), where the column has a device-specific temperature of about 600 ° C. The generated carbon dioxide is detected by an infrared cell, whereby the oxygen content of the sample is measured. The blank value for unfilled tin capsules must be measured under the same conditions before the actual measurement of the sample is made. During the actual measurement, the instrument subtracts this blank value from the measured values (tin capsule and sample).

有機化合物(b)
さらに、本発明の焼結ペーストは、式I:RCOR(I)によって表される有機化合物を含み、式中、Rは、8〜32個、好ましくは10〜24個、特に好ましくは12〜18個の炭素原子を有する脂肪族残基であり、分枝状または非分枝状であってもよい。さらに、Rはヘテロ原子を含んでもよい。Rは−OM部分または−X−R部分のいずれかを含み、Mはカチオンであり、Xは、O、S、およびN−Rから成る群から選択され、Rは水素原子または脂肪族残基であり、Rは水素原子または脂肪族残基である。これに関して、XはO、N、またはSであることが好ましく、Oが特に好ましい。
Organic compound (b)
Furthermore, the sintered paste of the present invention contains an organic compound represented by the formula I: R 1 COR 2 (I), wherein R 1 is 8 to 32, preferably 10 to 24, particularly preferably. Is an aliphatic residue having 12 to 18 carbon atoms and may be branched or unbranched. Further, R 1 may contain a hetero atom. R 2 comprises either an —OM moiety or an —X—R 3 moiety, M is a cation, X is selected from the group consisting of O, S, and N—R 4 , and R 3 is a hydrogen atom or It is an aliphatic residue, and R 4 is a hydrogen atom or an aliphatic residue. In this regard, X is preferably O, N or S, with O being particularly preferred.

好ましくは、Rおよび/またはRは、1〜32個、より好ましくは10〜24個、特に12〜18個の炭素原子を有する脂肪族残基であり、残基は直鎖状または分枝状であってもよい。さらに、残基は1つまたは2つ以上のヘテロ原子も含んでよい。脂肪族残基は飽和または不飽和状態であってもよい。 Preferably R 3 and / or R 4 is an aliphatic residue having 1 to 32, more preferably 10 to 24, in particular 12 to 18 carbon atoms, the residue being linear or branched It may be branched. Furthermore, the residue may also contain one or more heteroatoms. Aliphatic residues may be saturated or unsaturated.

有機化合物は、好ましくは、脂肪酸(X=O、R=H)、脂肪酸塩(M=カチオン)、および脂肪酸エステルから成る群から選択される化合物である。 The organic compound is preferably a compound selected from the group consisting of fatty acids (X = O, R 3 = H), fatty acid salts (M = cation), and fatty acid esters.

遊離脂肪酸、脂肪酸塩、および脂肪酸エステルは、好ましくは非分枝状である。   Free fatty acids, fatty acid salts, and fatty acid esters are preferably unbranched.

さらに、遊離脂肪酸、脂肪酸塩、および脂肪酸エステルは、好ましくは飽和状態である。   Furthermore, the free fatty acids, fatty acid salts, and fatty acid esters are preferably saturated.

好ましい実施形態によれば、有機化合物は、脂肪モノ酸、脂肪モノ酸塩、または脂肪モノ酸エステルである。   According to a preferred embodiment, the organic compound is a fatty monoacid, a fatty monoacid salt, or a fatty monoacid ester.

好ましい実施形態において、有機化合物(b)はC−C30脂肪酸であり、好ましくはC−C24脂肪酸であり、特にC12−C18脂肪酸である。 In a preferred embodiment, the organic compound (b) is a C 8 -C 30 fatty acid, preferably a C 8 -C 24 fatty acid, in particular a C 12 -C 18 fatty acid.

考えられる脂肪酸塩は、好ましくは、アニオン成分が脱プロトン化脂肪酸であり、そのカチオン成分Mが、アンモニウムイオン、モノアルキルアンモニウムイオン、ジアルキルアンモニウムイオン、トリアルキルアンモニウムイオン、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、銅イオン、およびアルミニウムイオンから成る群から選択される。   The possible fatty acid salts are preferably such that the anion component is a deprotonated fatty acid and the cation component M is ammonium ion, monoalkylammonium ion, dialkylammonium ion, trialkylammonium ion, lithium ion, sodium ion, potassium ion. , Copper ions, and aluminum ions.

好ましい脂肪酸エステルは、対応する脂肪酸由来のもので、メチル、エチル、プロピル、またはブチルエステルが好ましい。   Preferred fatty acid esters are those derived from the corresponding fatty acid, preferably methyl, ethyl, propyl or butyl esters.

好ましい実施形態によれば、有機化合物は、カプリル酸(オクタン酸)、カプリン酸(デカン酸)、ラウリン酸(ドデカン酸)、ミリスチン酸(テトラデカン酸)、パルミチン酸(ヘキサデカン酸)、ステアリン酸(オクタデカン酸)、それらの混合物、ならびに対応するエステルおよび塩、ならびにそれらの混合物から成る群から選択される。   According to a preferred embodiment, the organic compound comprises caprylic acid (octanoic acid), capric acid (decanoic acid), lauric acid (dodecanoic acid), myristic acid (tetradecanoic acid), palmitic acid (hexadecanoic acid), stearic acid (octadecane). Acid), mixtures thereof, and the corresponding esters and salts, and mixtures thereof.

特に好ましい実施形態によれば、有機化合物は、ラウリン酸(ドデカン酸)、ステアリン酸(オクタデカン酸)、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸銅、パルミチン酸ナトリウム、パルミチン酸カリウム、およびそれらの混合物から成る群から選択される。   According to a particularly preferred embodiment, the organic compound comprises lauric acid (dodecanoic acid), stearic acid (octadecanoic acid), sodium stearate, potassium stearate, aluminum stearate, copper stearate, sodium palmitate, potassium palmitate, And a mixture thereof.

さらに、有機化合物(b)は、好ましくは、オクタン酸、ステアリン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、およびそれらの混合物から成る群から選択される。   Furthermore, the organic compound (b) is preferably selected from the group consisting of octanoic acid, stearic acid, lauric acid, palmitic acid, and mixtures thereof.

例えば、ラウリン酸とステアリン酸の混合物は、特に好ましい混合物である。好ましい混合物は、上記のステアリン酸とラウリン酸の重量比が1:1である。   For example, a mixture of lauric acid and stearic acid is a particularly preferred mixture. A preferred mixture has a 1: 1 weight ratio of stearic acid to lauric acid as described above.

好ましくは、有機化合物(b)は、金属粒子(a)上でコーティングの形態で存在する。   Preferably, the organic compound (b) is present in the form of a coating on the metal particles (a).

粒子のコーティングとは、粒子の表面上にしっかりと接着した層のことを意味することが理解されるものとする。しっかりと接着した層は、重力の影響だけで金属粒子から分離しないことを意味することが理解されるものとする。   Particle coating shall be understood to mean a layer adhered firmly on the surface of the particle. It should be understood that a tightly bonded layer means that it does not separate from the metal particles only by the effect of gravity.

これに関して、使用される金属粒子は市販のものである。対応する有機化合物は、先行技術で既知の従来の方法によって金属粒子の表面に適用することができる。   In this regard, the metal particles used are commercially available. The corresponding organic compound can be applied to the surface of the metal particles by conventional methods known in the prior art.

例えば、有機化合物、特に溶媒中の上述のステアリン酸および/またはラウリン酸をスラリー化することは可能であり、ボールミルで金属粒子とともにひいて粉末にすることが可能である。粉末にした後、コーティングされた金属粒子を乾燥させ、その後ダストを除去する。   For example, the above-mentioned stearic acid and / or lauric acid in a solvent can be slurried, and can be ground with a metal particle in a ball mill. After being powdered, the coated metal particles are dried and then dust is removed.

好ましくは、コーティング全体の有機化合物(b)の割合、特に、好ましくは8〜24個、より好ましくは10〜24個、さらにより好ましくは12〜18個の炭素原子を有する遊離脂肪酸、脂肪酸塩、または脂肪酸エステルから成る群から選択される化合物の割合は、少なくとも60重量%、より好ましくは少なくとも70重量%、さらにより好ましくは少なくとも80重量%、一層より好ましくは少なくとも90重量%、特に少なくとも95重量%、少なくとも99重量%または100重量%である。   Preferably, the proportion of organic compound (b) in the total coating, in particular preferably 8 to 24, more preferably 10 to 24, even more preferably 12 to 18 carbon atoms, free fatty acids, fatty acid salts, Or the proportion of compounds selected from the group consisting of fatty acid esters is at least 60% by weight, more preferably at least 70% by weight, even more preferably at least 80% by weight, even more preferably at least 90% by weight, in particular at least 95% by weight. %, At least 99% or 100% by weight.

好ましい実施形態によれば、有機化合物(b)の含有量は、粒子(a)と化合物(b)の総重量に対して、0.1〜4.0重量%であり、より好ましくは0.3〜3.0重量%であり、特に0.4〜2.5重量%であり、特に0.5〜2.2重量%であり、具体的には0.8〜2.1重量%である。   According to a preferred embodiment, the content of the organic compound (b) is 0.1 to 4.0% by weight, more preferably 0.8%, based on the total weight of the particles (a) and the compound (b). 3 to 3.0% by weight, in particular 0.4 to 2.5% by weight, in particular 0.5 to 2.2% by weight, specifically 0.8 to 2.1% by weight. is there.

有機化合物(b)の、金属粒子(a)の表面に対する質量比として定義されるコーティングの度合いは、金属粒子の表面1mにつき、有機化合物が、好ましくは0.003〜0.03g、より好ましくは0.007〜0.02g、さらにより好ましくは0.01〜0.015gである。 The degree of coating defined as the mass ratio of the organic compound (b) to the surface of the metal particles (a) is preferably 0.003 to 0.03 g, more preferably 0.003 to 0.03 g, per 1 m 2 of the surface of the metal particles. Is 0.007 to 0.02 g, still more preferably 0.01 to 0.015 g.

好ましい実施形態によれば、本発明による混合物は、本発明による混合物の総重量に対して、0.05〜3.5重量%または0.08〜2.5重量%、より好ましくは0.25〜2.2重量%、さらにより好ましくは0.5〜2重量%の有機化合物(b)を含み、有機化合物(b)は、好ましくは、脂肪酸、脂肪酸塩、および脂肪酸エステルから成る群から選択される。   According to a preferred embodiment, the mixture according to the invention is 0.05 to 3.5% by weight or 0.08 to 2.5% by weight, more preferably 0.25%, based on the total weight of the mixture according to the invention. -2.2 wt%, even more preferably 0.5-2 wt% of organic compound (b), wherein organic compound (b) is preferably selected from the group consisting of fatty acids, fatty acid salts, and fatty acid esters Is done.

好ましい実施形態において、有機化合物(b)に含まれる炭素と、金属粒子に含まれる酸素のモル比は、4〜45の範囲であり、好ましくは5〜40、より好ましくは10〜35、特に12〜30、具体的には15〜25または12〜45の範囲で15〜14が好ましい。   In a preferred embodiment, the molar ratio of carbon contained in the organic compound (b) and oxygen contained in the metal particles is in the range of 4-45, preferably 5-40, more preferably 10-35, especially 12. -30, specifically, 15-14 is preferable in the range of 15-25 or 12-45.

有機化合物(b)に含まれる炭素と金属粒子に含まれる酸素の特定のモル比を確立することは、ペーストの焼結性を高められ、それは焼結によって互いに結合される成分の強度が上がることに表われている。これに関して、焼結性の向上が観察できるモル比は、3〜50の範囲であり、好ましくは4〜45の範囲である。モル比がこの特定範囲から外れると、焼結性の向上は得られない。同様に、過度な有機化合物(b)の含有量は、混合物の適用性に悪影響を及ぼす。   Establishing a specific molar ratio of carbon contained in the organic compound (b) and oxygen contained in the metal particles can enhance the sinterability of the paste, which increases the strength of the components bonded together by sintering. It appears in In this regard, the molar ratio at which an improvement in sinterability can be observed is in the range of 3-50, preferably in the range of 4-45. If the molar ratio is out of this specific range, the sinterability cannot be improved. Similarly, the excessive organic compound (b) content adversely affects the applicability of the mixture.

有機化合物(b)の炭素含有量は、有機化合物(b)の追加された量から計算できる。あるいは、炭素含有量はまた、元素分析などの当業者が既知の方法によって、例えば、ASTM D 529102規格に従って分析的に測定できる。混合物中に存在する有機化合物(b)の炭素含有量は、例えば、混合物から有機化合物(b)を除いて、本発明による混合物の全ての炭素含有化合物をまず除去し、次に残った混合物の炭素含有量を測定することによって測定することができる(例えば、元素分析)。炭素含有化合物はまた、例えば、混合物を十分な時間、有機化合物(b)の沸点未満の温度に、しかし混合物の他の全ての炭素含有化合物の沸点より高い温度に加熱することによって除去することができる。   The carbon content of the organic compound (b) can be calculated from the added amount of the organic compound (b). Alternatively, the carbon content can also be analytically measured by methods known to those skilled in the art, such as elemental analysis, for example according to the ASTM D 529102 standard. The carbon content of the organic compound (b) present in the mixture is determined, for example, by first removing all the carbon-containing compounds of the mixture according to the invention, excluding the organic compound (b) from the mixture, and then the remaining mixture. It can be measured by measuring the carbon content (eg elemental analysis). The carbon-containing compound can also be removed, for example, by heating the mixture for a sufficient time to a temperature below the boiling point of the organic compound (b), but above the boiling point of all other carbon-containing compounds of the mixture. it can.

一酸化炭素は焼結プロセス中に放出することが考えられる。一酸化炭素は還元剤であるので、金属粒子の表面上に存在する金属酸化物を還元することができる。金属酸化物を除去することは、スムーズな拡散を確実にし、拡散率を確実に向上させる。金属酸化物の還元はまた、焼結プロセスをさらに支持するインサイツ反応金属の生成に関係する。さらに反応性金属は、焼結プロセスの間の金属粒子の金属原子間の空隙を満たすことができ、よって、結合する2つの成分の接触部位の間隙率を著しく減らすことができる。その結果、極めて安定した熱伝導性および電気伝導性の接触部位が生成される。   Carbon monoxide can be released during the sintering process. Since carbon monoxide is a reducing agent, the metal oxide present on the surface of the metal particles can be reduced. Removing the metal oxide ensures smooth diffusion and reliably improves the diffusivity. The reduction of the metal oxide is also related to the generation of in situ reactive metals that further support the sintering process. Furthermore, the reactive metal can fill the voids between the metal atoms of the metal particles during the sintering process, thus significantly reducing the porosity at the contact sites of the two components to be bonded. The result is a very stable thermal and electrical conductive contact site.

分散剤(c)
本発明による焼結性混合物は、焼結ペーストとして存在でき、その後、通常は付加的な分散剤(c)を含む。金属ペースト用の一般的な分散剤が、焼結ペースト用に考えられる。
Dispersant (c)
The sinterable mixture according to the invention can be present as a sintered paste and then usually contains an additional dispersant (c). Common dispersants for metal pastes are conceivable for sintered pastes.

従って、本発明の好ましい実施形態の焼結性混合物は付加的な分散剤(c)を含む。   Accordingly, the sinterable mixture of the preferred embodiment of the present invention comprises an additional dispersant (c).

本発明の範囲において、分散剤は、物理的なプロセスによって他の物質を溶解したり分散させたりすることができる物質を意味することが理解されるものとする。   Within the scope of the present invention, a dispersant shall be understood to mean a substance capable of dissolving and dispersing other substances by physical processes.

本発明によれば、金属ペースト用の一般的な分散剤が考えられる。好ましくは、少なくとも1つのヘテロ原子および6〜24個の炭素原子、より好ましくは8〜20個の炭素原子、特に8〜14個の炭素原子を有する有機化合物が分散剤として用いられる。   According to the invention, common dispersants for metal pastes are conceivable. Preferably, organic compounds having at least one heteroatom and 6 to 24 carbon atoms, more preferably 8 to 20 carbon atoms, in particular 8 to 14 carbon atoms, are used as dispersants.

有機化合物は分枝状または非分枝状であってもよい。分散剤(c)は、好ましくは環状化合物、特に環状不飽和化合物である。   The organic compound may be branched or unbranched. The dispersant (c) is preferably a cyclic compound, in particular a cyclic unsaturated compound.

さらに、分散剤として用いられる有機化合物は飽和、一不飽和、または多不飽和化合物であってもよい。   Further, the organic compound used as the dispersant may be a saturated, monounsaturated, or polyunsaturated compound.

溶媒として作用できる有機化合物に含まれる少なくとも1つのヘテロ原子は、好ましくは、酸素原子および窒素原子から成る群から選択される。   The at least one heteroatom contained in the organic compound that can act as a solvent is preferably selected from the group consisting of an oxygen atom and a nitrogen atom.

少なくとも1つのヘテロ原子は、少なくとも1つの官能基の一部であってもよい。   At least one heteroatom may be part of at least one functional group.

特に好ましい実施形態によれば、これに関して用いられる分散剤はアルコールである。   According to a particularly preferred embodiment, the dispersant used in this regard is an alcohol.

例えば、テルピネオール、特にα−テルピネオールのような単環モノテルペンアルコールは特に好ましい。   For example, monocyclic monoterpene alcohols such as terpineol, especially α-terpineol, are particularly preferred.

分散剤の沸点は、ペーストを焼結するのに用いられる温度より低いことが特に好ましい。分散剤の沸騰温度は240℃未満、より好ましくは230℃未満、特に220℃未満であることが特に好ましい。   It is particularly preferred that the boiling point of the dispersant is lower than the temperature used to sinter the paste. It is particularly preferred that the boiling temperature of the dispersant is below 240 ° C, more preferably below 230 ° C, especially below 220 ° C.

これに関して、例えば、α−テルピネオール((R)−(+)−α−テルピネオール、(S)−(−)−α−テルピネオール、またはラセミ化合物)、β−テルピネオール、γ−テルピネオール、δ−テルピネオール、これらのテルピネオールの混合物、N−メチル−2−ピロリドン、エチレングリコール、ジメチルアセトアミド、1−トリデカノール、2−トリデカノール、3−トリデカノール、4−トリデカノール、5−トリデカノール、6−トリデカノール、イソトリデカノール、二塩基性エステル(好ましくはグルタル酸のジメチルエステル、アジピン酸のジメチルエステル、コハク酸のジメチルエステル、またはそれらの混合物)、グリセリン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、またはそれらの混合物を用いることができる。   In this regard, for example, α-terpineol ((R)-(+)-α-terpineol, (S)-(−)-α-terpineol, or racemate), β-terpineol, γ-terpineol, δ-terpineol, A mixture of these terpineols, N-methyl-2-pyrrolidone, ethylene glycol, dimethylacetamide, 1-tridecanol, 2-tridecanol, 3-tridecanol, 4-tridecanol, 5-tridecanol, 6-tridecanol, isotridecanol, two Using basic esters (preferably dimethyl esters of glutaric acid, dimethyl esters of adipic acid, dimethyl esters of succinic acid, or mixtures thereof), glycerin, diethylene glycol, triethylene glycol, or mixtures thereof Kill.

好ましい実施形態によれば、脂肪族炭化水素化合物を分散剤として用いることが好ましい。これに関して、脂肪族炭化水素は、飽和化合物、一不飽和、または多不飽和化合物およびそれらの混合物から構成されてもよい。好ましくは、脂肪族炭化水素化合物は、飽和炭化水素化合物から成り、これらは環状または非環状、例えば、n−アルカン、イソアルカン、シクロアルカン、またはそれらの混合物であってもよい。脂肪族炭化水素化合物は、例えば、式C2n+2、C2n、およびC2n−2で表されてもよく、nは5〜32の整数である。特に好ましい実施形態において、分散剤として用いることができる脂肪族炭化水素化合物は、ヘキサデカン、オクタデカン、イソヘキサデカン、イソオクタデカン、シクロヘキサデカン、およびシクロオクタデカンから成る群から選択される。 According to a preferred embodiment, it is preferred to use an aliphatic hydrocarbon compound as a dispersant. In this regard, aliphatic hydrocarbons may be composed of saturated compounds, monounsaturated or polyunsaturated compounds and mixtures thereof. Preferably, the aliphatic hydrocarbon compounds consist of saturated hydrocarbon compounds, which may be cyclic or acyclic, such as n-alkanes, isoalkanes, cycloalkanes, or mixtures thereof. Aliphatic hydrocarbon compounds, for example, may be represented by the formula C n H 2n + 2, C n H 2n, and C n H 2n-2, n is an integer of 5 to 32. In a particularly preferred embodiment, the aliphatic hydrocarbon compound that can be used as a dispersant is selected from the group consisting of hexadecane, octadecane, isohexadecane, isooctadecane, cyclohexadecane, and cyclooctadecane.

分散剤(c)は有機化合物(b)とは異なり、特に分散剤(c)は有機化合物(b)の定義に含まれる有機化合物ではない。   Dispersant (c) is different from organic compound (b), and in particular, dispersant (c) is not an organic compound included in the definition of organic compound (b).

分散剤は通常、本発明による混合物の総重量に対して、6〜40重量%の量で存在し、好ましくは8〜25重量%、特に10〜20重量%の量で存在する。   The dispersant is usually present in an amount of 6 to 40% by weight, preferably 8 to 25% by weight, in particular 10 to 20% by weight, based on the total weight of the mixture according to the invention.

分散剤の種類および量は、焼結ペーストの流動性を調整するために用いることができる。焼結ペーストは、好ましくは、焼結される成分に、印刷方法によって適用される。   The type and amount of the dispersant can be used to adjust the fluidity of the sintered paste. The sintered paste is preferably applied to the component to be sintered by a printing method.

酸素原子を含むポリマー(成分(d))
酸素原子を含む有機ポリマーの添加も、さらに焼結性を高めることが意外なことにわかった。
Polymer containing oxygen atom (component (d))
It was surprisingly found that the addition of an organic polymer containing oxygen atoms also increased the sinterability.

従って、本発明による混合物は、好ましい実施形態において、酸素原子を含むポリマーを含む。酸素が存在するポリマーはエーテル、および/または水酸化物として結合され、特に好ましい。アルコキシ基、特にエトキシレートおよび/またはメトキシレート基を含むポリマーもまた好ましい。   Accordingly, the mixture according to the invention comprises in a preferred embodiment a polymer containing oxygen atoms. Polymers in which oxygen is present are particularly preferred as they are bound as ethers and / or hydroxides. Also preferred are polymers containing alkoxy groups, especially ethoxylate and / or methoxylate groups.

例えば、セルロースのような多糖類は、好ましくは化学的に修飾され、例えば、アルコキシル化またはアルキルカルボキシル化されたものが好適なポリマーである。   For example, polysaccharides such as cellulose are preferably polymers that are preferably chemically modified, eg, alkoxylated or alkyl carboxylated.

セルロースは、好ましくは置換度を2.0〜2.9を含み、より好ましくは2.2〜2.8を含む。置換度は、グルコース単位当たりの、化学修飾された、特にエーテル化したヒドロキシル基の平均数を示す。エチルセルロースが特に好ましい。好ましくは、ヒドロキシル基数に対して、エトキシ含有量を43.0〜53.0%有し、特に好ましくは47.5〜50%、特に48.0〜49.5%を有し、完全に置換されたセルロースのエトキシ含有量は54.88%である。好ましくは、セルロースの粘度は60〜120cpsであり、より好ましくは90〜115cps、特に好ましくは85〜110cpsである。これに関して、粘度は、80重量%のトルエンおよび20重量%のエタノールから成る混合物に対して、Hercules Horizontal Capillary粘度計を用いて、25℃で、ASTM D914に従って測定された。   Cellulose preferably contains a substitution degree of 2.0 to 2.9, more preferably 2.2 to 2.8. The degree of substitution indicates the average number of chemically modified, in particular etherified, hydroxyl groups per glucose unit. Ethyl cellulose is particularly preferred. Preferably, it has an ethoxy content of 43.0-53.0%, particularly preferably 47.5-50%, in particular 48.0-49.5%, based on the number of hydroxyl groups, and is completely substituted The cellulose has an ethoxy content of 54.88%. Preferably, the viscosity of the cellulose is 60 to 120 cps, more preferably 90 to 115 cps, particularly preferably 85 to 110 cps. In this regard, viscosity was measured according to ASTM D914 using a Hercules Horizontal Capillary viscometer on a mixture consisting of 80% by weight toluene and 20% by weight ethanol.

好ましくは、セルロースは、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、またはそれらの混合物から成る群から選択される。エチルセルロースが特に好ましいセルロースである。   Preferably, the cellulose is selected from the group consisting of methylcellulose, ethylcellulose, ethylmethylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, or mixtures thereof. Ethyl cellulose is a particularly preferred cellulose.

エチルセルロースの存在は、有機化合物の一酸化炭素への最適化された変換を通して、さらに一層ペーストの焼結性を向上させる。   The presence of ethyl cellulose further improves paste sinterability through optimized conversion of organic compounds to carbon monoxide.

好ましくは、本発明による混合物は、混合物の総重量に対して、酸素を含むポリマー、特にセルロースを0.05〜2.0重量%含み、さらにより好ましくは、0.1〜0.8重量%、特に好ましくは0.2〜0.5重量%含む。   Preferably, the mixture according to the invention comprises 0.05 to 2.0% by weight of an oxygen-containing polymer, in particular cellulose, even more preferably 0.1 to 0.8% by weight, based on the total weight of the mixture. Particularly preferably, 0.2 to 0.5% by weight is contained.

その他の原料成分
さらに、本発明による混合物は、通例の界面活性剤、消泡剤、結着剤、または粘度調節剤のようなその他の原料成分を含むことができる。好ましくは、混合物は湿潤剤を含むことができる。
Other Raw Material Components Furthermore, the mixture according to the present invention can contain other raw material components such as customary surfactants, antifoaming agents, binders, or viscosity modifiers. Preferably, the mixture can include a wetting agent.

その他の原料成分は、通常、本発明による混合物の総重量に対して、最大0.01重量%までの量で加えられ、好ましくは0.001〜0.01重量%加えられる。   The other raw material components are usually added in an amount of up to 0.01% by weight, preferably 0.001 to 0.01% by weight, based on the total weight of the mixture according to the present invention.

好ましくは、本発明による混合物は、本質的にガラスを、特にガラスフリットを含まない。酸化鉛、酸化ビスマス、アルカリおよびアルカリ土類酸化物、酸化テルルなどのガラス形成剤がガラスフリットの典型的な原料成分である。   Preferably, the mixture according to the invention is essentially free of glass, in particular glass frit. Glass formers such as lead oxide, bismuth oxide, alkali and alkaline earth oxides, tellurium oxide are typical raw material components of glass frit.

これに関して、本質的にとは、混合物が、ガラスおよび/またはガラスフリットを、2重量%未満を含み、好ましくは1重量%未満、より好ましくは0.5重量%未満、特に0.1重量%未満、具体的には0.05重量%未満、例えば0重量%含み、特定された重量はそれぞれ、混合物の総重量に対するものであること意味するものとする。   In this context essentially means that the mixture comprises less than 2% by weight of glass and / or glass frit, preferably less than 1% by weight, more preferably less than 0.5% by weight, in particular 0.1% by weight. Less than, specifically less than 0.05% by weight, for example 0% by weight, each specified weight being intended to be relative to the total weight of the mixture.

特定の実施形態において、本発明による焼結性混合物の金属粒子a)は銀粒子である。最適な焼結性は、有機化合物(b)に対する銀の酸素含有量が完全に互いに適合する(例えば、部分的に酸化された銀および/または銀と酸化銀との混合物を選択することによって)場合に、達成できることが意外なことに明らかになった。好ましい実施形態において、銀粒子および有機化合物(b)に存在する全ての酸素の銀に対するモル比は、約1.0〜約3.5、好ましくは約1.2〜約3.0、特に約2.0〜約2.7である。   In a particular embodiment, the metal particles a) of the sinterable mixture according to the invention are silver particles. The optimum sinterability is that the oxygen content of the silver relative to the organic compound (b) is perfectly compatible with each other (for example by selecting partially oxidized silver and / or a mixture of silver and silver oxide). In some cases, it was surprisingly clear that it could be achieved. In a preferred embodiment, the molar ratio of all oxygen present in the silver particles and organic compound (b) to silver is about 1.0 to about 3.5, preferably about 1.2 to about 3.0, especially about 2.0 to about 2.7.

さらに、有機化合物(b)に存在する全ての炭素の銀に対するモル比が、約5〜約20の範囲であり、より好ましくは約7から約16であり、特に約10〜約15である。   Further, the molar ratio of all carbon present in the organic compound (b) to silver is in the range of about 5 to about 20, more preferably about 7 to about 16, especially about 10 to about 15.

さらに、良い焼結性結果は、本発明による混合物の組成が、有機化合物(b)に存在する炭素の、金属粒子(a)、特に銀粒子、および有機化合物(b)に存在する全ての酸素に対するモル比が、約200〜約600、より好ましくは約400〜約570、特に約500〜約550の範囲になるように適切に調整されるように適切に選択される場合に、達成できる。   Furthermore, good sinterability results show that the composition of the mixture according to the invention is all oxygen present in the metal particles (a), in particular silver particles, and organic compounds (b), of carbon present in the organic compounds (b). This can be achieved when the molar ratio to is suitably selected to be appropriately adjusted to be in the range of about 200 to about 600, more preferably about 400 to about 570, especially about 500 to about 550.

好ましい実施形態において、本発明による混合物は、
(a)好ましくは、銀、銅、アルミニウム、およびニッケルから成る群から選択される、特に銀の、75〜90重量%の金属粒子と、
(b)好ましくは、脂肪酸、脂肪酸塩、および脂肪酸エステルから成る群から選択される、特に脂肪酸の、さらに好ましくは金属粒子(a)上でコーティングとして存在する、0.05〜3.0重量%の有機化合物(b)と、
(c)好ましくは、アルコールの群から、特にテルピネオールから選択される、6〜30重量%の分散剤と、
(d)適用可能な場合、0.05〜1.0重量%のセルロース、特にエチルセルロースと、を含み、
有機化合物(b)に含まれる炭素の金属粒子(a)に含まれる酸素に対するモル比が5〜40の範囲であり、好ましくは10〜35、より好ましくは12〜30、特に好ましくは15〜25の範囲であり、これらの特定された重量はそれぞれ、焼結性混合物の総重量に関わるものである。
In a preferred embodiment, the mixture according to the invention is
(A) preferably 75 to 90% by weight of metal particles, preferably silver, selected from the group consisting of silver, copper, aluminum and nickel;
(B) preferably 0.05 to 3.0% by weight, preferably selected from the group consisting of fatty acids, fatty acid salts and fatty acid esters, in particular of fatty acids, more preferably present as a coating on metal particles (a) An organic compound (b) of
(C) 6 to 30% by weight of a dispersant, preferably selected from the group of alcohols, in particular terpineol;
(D) if applicable, containing 0.05-1.0% by weight of cellulose, in particular ethylcellulose,
The molar ratio of carbon contained in the organic compound (b) to oxygen contained in the metal particles (a) is in the range of 5 to 40, preferably 10 to 35, more preferably 12 to 30, particularly preferably 15 to 25. These specified weights each relate to the total weight of the sinterable mixture.

焼結
本発明の主題の一つは、本発明による混合物の生成方法でもあり、金属粒子(a)、有機化合物(b)、および適用可能な場合、分散剤(c)が混合される。
Sintering One of the subjects of the invention is also a method for producing a mixture according to the invention, in which the metal particles (a), the organic compound (b) and, if applicable, the dispersant (c) are mixed.

本発明の好ましい改良例によれば、金属粒子(a)と有機化合物(b)の混合は、有機化合物(b)が溶媒中でスラリー化され、粉状化装置、特にビーズミルで金属粒子(a)とともに製粉される。その後、適用可能な場合、さらなる工程で、次にコーティングされた金属粒子を乾燥させ、ダストを除去してもよい。   According to a preferred refinement of the invention, the mixing of the metal particles (a) and the organic compound (b) is carried out in such a way that the organic compound (b) is slurried in a solvent and the metal particles (a ). Thereafter, if applicable, the coated metal particles may then be dried and dust removed in a further step.

本発明による焼結性混合物は、当業者によく知られた混合装置および撹拌機で生成できる。本発明による生成方法の好ましい改良例において、金属粒子は、第1の工程で、有機化合物(b)でコーティングされる。コーティングされた粒子は、次の工程で、分散剤(c)と混合される。   The sinterable mixture according to the invention can be produced with mixing equipment and agitators well known to those skilled in the art. In a preferred refinement of the production method according to the invention, the metal particles are coated with the organic compound (b) in the first step. The coated particles are mixed with the dispersant (c) in the next step.

本発明によれば、本発明によるペーストは焼結プロセスで用いられる。   According to the invention, the paste according to the invention is used in a sintering process.

好ましくは、焼結は、液相を生成することなく、加熱によって2つ以上の成分を結合することを意味することが理解されるものとする。よって、焼結は拡散プロセスとして進む。   Preferably, it should be understood that sintering means that two or more components are combined by heating without producing a liquid phase. Thus, sintering proceeds as a diffusion process.

本発明によれば、少なくとも2つの成分を結合することは、第1の成分を第2の成分上に結合することを意味することが理解されるものとする。これに関して「上に」とは、2つの成分の相対配置または少なくとも2つの成分を含む配置に関係なく、単に第1の成分の表面が第2の成分の表面に結合されることを意味する。   According to the present invention, it should be understood that combining at least two components means combining a first component onto a second component. In this context, “on” simply means that the surface of the first component is bonded to the surface of the second component, regardless of the relative arrangement of the two components or an arrangement comprising at least two components.

本発明の範囲において、成分とは、単一の構成要素を含むことが好ましい。特に、その単一の構成要素はさらに分解することはできない。   Within the scope of the present invention, a component preferably includes a single component. In particular, the single component cannot be further disassembled.

本発明の範囲における成分は、機能に無関係の任意の物体であってもよい。これに関して、成分、構成要素、および基板の語は、本発明の範囲において同義と見なされる。   A component within the scope of the present invention may be any object independent of function. In this regard, the terms component, component, and substrate are considered synonymous within the scope of the present invention.

特定の実施形態によれば、成分は、少なくとも1つの金属表面を含む物体である。   According to a particular embodiment, the component is an object comprising at least one metal surface.

特定の実施形態によれば、成分とは、高性能エレクトロニクスに用いられる構成要素のことをいう。   According to certain embodiments, a component refers to a component used in high performance electronics.

よって、成分は、例えば、ダイオード、LED(発光ダイオード、lichtemittierende Dioden)、DCB(直接銅接合)基板、リードフレーム、ダイ、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、Bipolartransistoren mit isolierter Gate−Elektrode)、IC(集積回路、integrierte Schaltungen)、センサ、ヒートシンク素子(好ましくはアルミニウムヒートシンク素子または銅ヒートシンク素子)または他の受動素子(例えば抵抗器、コンデンサ、またはコイル)であってもよい。好ましくは、成分は非金属成分であってもよい。   Thus, the components are, for example, diodes, LEDs (light emitting diodes), DCB (direct copper junction) substrates, lead frames, dies, IGBTs (insulated gate bipolar transistors, bipolar transistors), IC (integrated circuits). , Integrator Schaltungen), sensors, heat sink elements (preferably aluminum heat sink elements or copper heat sink elements) or other passive elements (eg resistors, capacitors or coils). Preferably, the component may be a non-metallic component.

結合される成分は同一または異なる成分であってもよい。   The components to be combined may be the same or different components.

本発明の好ましい実施形態は、LEDをリードフレームに、LEDをセラミック基板に、ダイ、ダイオード、IGBTまたはICをリードフレーム、セラミック基板またはDCB基板に、センサをリードフレームまたはセラミック基板に、DCBまたはセラミック基板を銅またはアルミニウムヒートシンク素子に、リードフレームをヒートシンク素子に、あるいは、好ましくは格納されていない状態のタンタルコンデンサをリードフレームに結合することに関する。   Preferred embodiments of the present invention include LED to lead frame, LED to ceramic substrate, die, diode, IGBT or IC to lead frame, ceramic substrate or DCB substrate, sensor to lead frame or ceramic substrate, DCB or ceramic. It relates to bonding a substrate to a copper or aluminum heat sink element, a lead frame to a heat sink element, or preferably an unstored tantalum capacitor to the lead frame.

また、2つより多い成分を互いに結合することも好ましい。例えば、(i)LEDまたはチップは、(ii)リードフレームおよび(iii)ヒートシンク素子に結合でき、リードフレームは、好ましくは、(i)LEDまたはチップと(iii)ヒートシンク素子との間に位置する。また、ダイオードを2つのヒートシンク素子に結合してもよく、ダイオードは好ましくは2つのヒートシンク素子の間に位置する。   It is also preferred to combine more than two components together. For example, (i) an LED or chip can be coupled to (ii) a lead frame and (iii) a heat sink element, and the lead frame is preferably located between (i) the LED or chip and (iii) the heat sink element. . A diode may also be coupled to the two heat sink elements, and the diode is preferably located between the two heat sink elements.

好ましい実施形態によれば、成分は少なくとも1つの金属表面を含むことができる。その金属表面は、好ましくは、成分の一部である。好ましくは、その金属表面は成分の少なくとも1つの表面上に位置する。   According to a preferred embodiment, the component can comprise at least one metal surface. The metal surface is preferably part of the component. Preferably, the metal surface is located on at least one surface of the component.

金属表面は純金属を含んでもよい。よって、金属表面は、好ましくは少なくとも50重量%、より好ましくは少なくとも70重量%、さらにより好ましくは少なくとも90重量%または100重量%の純金属を含んでもよい。好ましくは、純金属は、アルミニウム、銅、銀、金、パラジウム、および白金から成る群から選択される。   The metal surface may include pure metal. Thus, the metal surface may preferably comprise at least 50 wt%, more preferably at least 70 wt%, even more preferably at least 90 wt% or 100 wt% pure metal. Preferably, the pure metal is selected from the group consisting of aluminum, copper, silver, gold, palladium, and platinum.

一方、金属表面はまた合金を含んでもよい。金属表面の合金は、好ましくは、銀、金、ニッケル、パラジウム、および白金から成る群から選択される少なくとも1つの金属を含む。金属表面の合金はまた、銀、金、ニッケル、パラジウム、および白金から成る群から選択される少なくとも2つの金属を含むことが好ましい場合がある。銀、金、ニッケル、パラジウム、および白金から成る群から選択される元素が占める合金の割合は、好ましくは少なくとも90重量%、より好ましくは少なくとも95重量%、さらにより好ましくは少なくとも99重量%、例えば100重量%である。   On the other hand, the metal surface may also comprise an alloy. The metal surface alloy preferably comprises at least one metal selected from the group consisting of silver, gold, nickel, palladium, and platinum. It may be preferred that the metal surface alloy also includes at least two metals selected from the group consisting of silver, gold, nickel, palladium, and platinum. The proportion of the alloy occupied by an element selected from the group consisting of silver, gold, nickel, palladium and platinum is preferably at least 90% by weight, more preferably at least 95% by weight, even more preferably at least 99% by weight, for example 100% by weight.

好ましい実施形態によれば、金属表面は、好ましくは少なくとも95重量%、より好ましくは少なくとも99重量%、さらにより好ましくは100重量%の合金を含む。金属表面は、多層構造を有してもよい。よって、結合される成分の少なくとも1つの表面が、上述の純金属および/または合金を含む多層から成る金属表面を含むことが好ましい場合がある。   According to a preferred embodiment, the metal surface preferably comprises at least 95% by weight, more preferably at least 99% by weight, and even more preferably 100% by weight of the alloy. The metal surface may have a multilayer structure. Thus, it may be preferred that at least one surface of the components to be combined comprises a metal surface consisting of multiple layers comprising the pure metals and / or alloys described above.

好ましい実施形態によれば、成分、特にDCB基板の少なくとも1つの金属表面は、銅でできた層を含み、その上にニッケルでできた層が適用される。適用可能な場合、さらなる別の金からできた層がニッケルからできた層の上に適用されてもよい。この場合、ニッケルからできた層の厚さは、好ましくは1〜2μmであり、金からできた層の厚さは、好ましくは0.05〜0.3μmである。一方、成分の金属表面が銀または金からできた層を含み、その上にパラジウムまたは白金からできた層を含むことが好ましい場合がある。   According to a preferred embodiment, the component, in particular the at least one metal surface of the DCB substrate, comprises a layer made of copper, on which a layer made of nickel is applied. Where applicable, a further layer made of gold may be applied over the layer made of nickel. In this case, the thickness of the layer made of nickel is preferably 1 to 2 μm, and the thickness of the layer made of gold is preferably 0.05 to 0.3 μm. On the other hand, it may be preferred that the metal surface of the component includes a layer made of silver or gold and further includes a layer made of palladium or platinum.

さらなる好ましい実施形態によれば、それぞれの層はまた、特定の純金属または合金に加えてガラスも含む。これらの層は、(i)ガラスと、(ii)純金属または合金との混合物であることが好ましい場合がある。   According to a further preferred embodiment, each layer also contains glass in addition to certain pure metals or alloys. These layers may preferably be a mixture of (i) glass and (ii) pure metal or alloy.

本発明によれば、少なくとも2つの成分は、焼結によって互いに結合される。   According to the invention, at least two components are bonded together by sintering.

このために、少なくとも2つの成分は、まず互いに接触させられる。これに関して、その接触は、本発明による金属ペーストによって達成される。このために、配置が提供され、その配置において、金属ペーストが少なくとも2つの成分のうちの2つのそれぞれの間に位置する。   For this purpose, at least two components are first brought into contact with each other. In this connection, the contact is achieved by the metal paste according to the invention. For this, an arrangement is provided, in which the metal paste is located between each two of the at least two components.

よって、2つの成分、すなわち成分1および成分2が互いに結合される場合、焼結プロセスの前に、本発明による金属ペーストは成分1および成分2の間に位置付けられる。一方、2つより多い成分を互いに結合することも考えられる。例えば、3つの成分、すなわち成分1、成分2、および成分3は、成分2が成分1と成分3の間に位置するように適切に互いに結合されてもよい。この場合、本発明による金属ペーストは、成分1と成分2の間と、成分2と成分3の間の両方に位置付けられる。本発明は、それぞれの成分を交互重ね配置にし、それらを互いに結合させる。   Thus, if the two components, ie component 1 and component 2, are bonded together, the metal paste according to the invention is positioned between component 1 and component 2 before the sintering process. On the other hand, it is also conceivable to combine more than two components together. For example, three components, component 1, component 2, and component 3, may be suitably coupled together such that component 2 is located between component 1 and component 3. In this case, the metal paste according to the invention is located both between component 1 and component 2 and between component 2 and component 3. The present invention places the components in an alternating arrangement and combines them together.

本発明によれば、交互重ね配置は、2つの成分が上下に位置し、結合される接触表面が互いに対して本質的に平行に位置付けられる配置を意味することが理解されるものとする。   According to the present invention, an alternating arrangement is to be understood as meaning an arrangement in which the two components are located one above the other and the contact surfaces to be joined are located essentially parallel to each other.

本発明のさらなる態様は、少なくとも2つの成分を結合する方法であり、以下の工程を含む。
少なくとも第1の成分、第2の成分、および本発明による混合物を含む交互重ね配置を提供する工程であって、混合物を、第1の成分と第2の成分との間に位置付ける工程、および
交互重ね配置を焼結する工程。
A further aspect of the present invention is a method for combining at least two components, comprising the following steps.
Providing an alternating stack comprising at least a first component, a second component, and a mixture according to the invention, wherein the mixture is positioned between the first component and the second component, and alternating Sintering the stacking arrangement.

少なくとも2つの成分と金属ペーストとの配置は、金属ペーストがこの配置の2つの成分の間に位置付けられ、従来技術による既知の任意の方法によって、生成されてもよい。   The arrangement of the at least two components and the metal paste may be generated by any method known from the prior art where the metal paste is positioned between the two components of this arrangement.

好ましくは、まず、成分1の少なくとも1つの表面に、本発明による金属ペーストを供給する。次に、別の成分2がそれの表面のうちの1つによって、成分1の表面に適用された金属ペースト上に置かれる。   Preferably, first, the metal paste according to the present invention is supplied to at least one surface of component 1. Next, another component 2 is placed by one of its surfaces onto the metal paste applied to the surface of component 1.

本方法の好ましい実施形態によれば、成分の少なくとも1つが金属表面を有し、好ましくは金の表面、パラジウムの表面、銀の表面、または銅の表面を有し、それらの上に本発明による混合物が適用される。   According to a preferred embodiment of the method, at least one of the components has a metal surface, preferably a gold surface, a palladium surface, a silver surface or a copper surface on which according to the invention. A mixture is applied.

また、以下の工程を含む本方法の一実施形態も好ましい。
a)本発明による混合物を成分の成分表面に適用する工程、
b)混合物が第1の成分と前記第2の成分との間に位置するように適切に第2の成分を配置することによって交互重ね配置を提供する工程、
c)交互重ね配置を焼結する工程。
Also preferred is an embodiment of the method comprising the following steps.
a) applying the mixture according to the invention to the component surfaces of the components;
b) providing an alternating arrangement by appropriately positioning the second component such that the mixture is located between the first component and the second component;
c) Sintering the alternating stack arrangement.

混合物が適用される成分表面のうちの少なくとも1つが、非貴金属の表面であり、特に銅である一実施形態が特に好ましい。   One embodiment is particularly preferred in which at least one of the component surfaces to which the mixture is applied is a non-noble metal surface, in particular copper.

特に結合される成分表面の1つが非貴金属の表面、特に銅を含む場合、有機化合物(b)に含まれる炭素の金属粒子(a)に含まれる酸素に対するモル比が11〜48の範囲、特に14〜40の本発明による混合物が有利であることが意外なことに明らかとなった。また、低いプロセス圧力、例えば0Mpaで焼結することが、特にこのモル比で実現可能であることが明らかになった。   In particular, when one of the component surfaces to be bonded includes a non-noble metal surface, particularly copper, the molar ratio of carbon contained in the organic compound (b) to oxygen contained in the metal particles (a) is in the range of 11 to 48. It has surprisingly been found that 14 to 40 mixtures according to the invention are advantageous. It has also been found that sintering at low process pressures, for example 0 Mpa, is feasible, especially at this molar ratio.

金属ペーストの成分の表面への適用は、任意の従来の方法によって達成できる。好ましくは、金属ペーストは、印刷方法を用いて、例えばスクリーン印刷またはステンシル印刷によって適用される。しかしながら、金属ペーストは、ディスペンシング技術、スプレー技術、噴射技術、ピン転写、または液浸によって適用されてもよい。   Application of the metal paste components to the surface can be accomplished by any conventional method. Preferably, the metal paste is applied using a printing method, for example by screen printing or stencil printing. However, the metal paste may be applied by dispensing technology, spray technology, spray technology, pin transfer, or immersion.

金属ペーストの適用後に、金属ペーストを備えた成分の表面を、金属ペーストによってそれに結合される成分の表面に接触させることが好ましい。よって、金属ペーストの層は結合される成分間に位置する。   After application of the metal paste, it is preferable to bring the surface of the component comprising the metal paste into contact with the surface of the component that is bound to it by the metal paste. Thus, the layer of metal paste is located between the components to be combined.

好ましくは、結合される成分間の湿った層の厚さは15〜200μmの範囲である。これに関して、湿った層の厚さは、焼結プロセスの前に結合される成分の対向する表面間の距離を意味することが理解されるものとする。湿った層の好ましい厚さは、金属ペーストを適用するために選択された方法による。金属ペーストが、例えばスクリーン印刷法によって適用される場合、湿った層の厚さは、好ましくは、15〜50μmであってもよい。金属ペーストがステンシル印刷によって適用される場合、湿った層の好ましい厚さは、50〜200μmの範囲であってもよい。好ましい実施形態によれば、乾燥工程は、焼結プロセスの前に行われる。   Preferably, the wet layer thickness between the components to be combined is in the range of 15-200 μm. In this regard, the wet layer thickness shall be understood to mean the distance between the opposing surfaces of the components to be combined prior to the sintering process. The preferred thickness of the wet layer depends on the method selected for applying the metal paste. When the metal paste is applied, for example by screen printing, the wet layer thickness may preferably be 15-50 μm. When the metal paste is applied by stencil printing, the preferred thickness of the wet layer may be in the range of 50-200 μm. According to a preferred embodiment, the drying step is performed before the sintering process.

好ましくは、乾燥は金属ペーストにおける分散剤の割合を減らすことを意味することが理解されるものとする。   Preferably, it should be understood that drying means reducing the proportion of dispersant in the metal paste.

乾燥は、配置の生成後に、すなわち結合される成分の接触後に行われてもよい。しかしながら、乾燥はまた、金属ペーストを成分の少なくとも1つの表面上に適用した直後で、結合される成分との接触前に行われてもよい。   Drying may take place after creation of the arrangement, i.e. after contacting the components to be combined. However, drying may also take place immediately after the metal paste is applied on at least one surface of the components and before contact with the components to be combined.

好ましくは、乾燥温度は50〜160℃の範囲である。   Preferably, the drying temperature is in the range of 50-160 ° C.

明らかに、乾燥時間は、金属ペーストの特定の組成および焼結される配置のサイズによる。一般的な乾燥時間は5〜45分の範囲である。   Obviously, the drying time depends on the specific composition of the metal paste and the size of the arrangement to be sintered. Typical drying times range from 5 to 45 minutes.

少なくとも2つの成分およびその2つの成分間に位置する金属ペーストから成る配置は、最後に焼結プロセスを受ける。   The arrangement consisting of at least two components and a metal paste located between the two components is finally subjected to a sintering process.

これに関して、成分の寸法は、好ましくは約0.5mm〜180cmとさまざまであってもよく、好ましい成分は矩形または円形である。 In this regard, the component dimensions may vary, preferably from about 0.5 mm 2 to 180 cm 2, with the preferred component being rectangular or circular.

焼結プロセスは、好ましくは180℃以下、250℃以下、特に200℃〜240℃で行われる。   The sintering process is preferably performed at 180 ° C. or lower, 250 ° C. or lower, particularly 200 ° C. to 240 ° C.

これに関して、プロセス圧力は、好ましくは30Mpa以下で0Mpa以上の範囲であり、より好ましくは5Mpa〜25Mpaの範囲である。しかしながら、焼結プロセスは、プロセス圧力をかけないで、すなわち0Mpaのプロセス圧力で実施されてもよい。焼結時間はプロセス圧力により、好ましくは2〜60分の範囲である。   In this regard, the process pressure is preferably in the range of 30 Mpa or less and 0 Mpa or more, and more preferably in the range of 5 Mpa to 25 Mpa. However, the sintering process may be carried out without applying process pressure, i.e. at a process pressure of 0 Mpa. The sintering time is preferably in the range of 2 to 60 minutes depending on the process pressure.

焼結プロセスは、いかなる限定も受けない雰囲気で行われてもよい。しかしながら、好ましくは、焼結プロセスは酸素を含む雰囲気で行われる。   The sintering process may be performed in an atmosphere without any limitation. Preferably, however, the sintering process is performed in an oxygen containing atmosphere.

焼結プロセスは、上述のプロセスパラメーターが好ましく設定され得る焼結に適した従来の装置で行われる。   The sintering process is performed in a conventional apparatus suitable for sintering in which the process parameters described above can be preferably set.

本発明は、以下に記載の実施例によって解説するが、これらは、いかなる点または形態においても、本発明を限定するようには解釈されない。   The present invention is illustrated by the examples described below, which are not to be construed as limiting the invention in any way or form.

金属ペーストの生成
最初に、金属ペースト1〜13を、表1に記載の量比で、原料成分を混合して生成した。
Production of Metal Paste First, metal pastes 1 to 13 were produced by mixing raw material components in the quantitative ratios shown in Table 1.

ステアリン酸とラウリン酸の混合物を、質量比75:25で、コーティングとして用いた。   A mixture of stearic acid and lauric acid was used as a coating in a mass ratio of 75:25.

部分的に酸化された銀粒子(D50:4μm)を金属粒子として用いた。   Partially oxidized silver particles (D50: 4 μm) were used as metal particles.

α−テルピネオールまたは1:1のα−テルピネオールとトリデカノールの混合物を、分散剤として用いた。   α-Terpineol or a mixture of 1: 1 α-terpineol and tridecanol was used as a dispersant.

実施例6、8、および10において、追加のセルロース(置換度:100)をペーストに加えた。   In Examples 6, 8, and 10, additional cellulose (degree of substitution: 100) was added to the paste.

ペーストの適用および焼結手順
ペーストを20〜25℃でステンシル印刷によって適用し、ステンシルは厚さ75μmで、印刷面積は10×10mmであった。ピッチ角60度の鋼製スキージを用いた。印刷速度は50mm/sであった。
Paste Application and Sintering Procedure The paste was applied by stencil printing at 20-25 ° C., the stencil was 75 μm thick and the printing area was 10 × 10 mm. A steel squeegee with a pitch angle of 60 degrees was used. The printing speed was 50 mm / s.

生成された金属ペーストは、互いに結合された2つの成分を焼結するために用いた。   The resulting metal paste was used to sinter the two components bonded together.

異なる焼結性混合物(表1)の焼結性(表2を参照)を、2つの焼結手順、すなわち圧力焼結および無圧力焼結によって測定した。焼結条件は以下のとおりである。   The sinterability (see Table 2) of the different sinterable mixtures (Table 1) was measured by two sintering procedures: pressure sintering and pressureless sintering. The sintering conditions are as follows.

a)圧力焼結
圧力焼結は、焼結ペーストを金/ニッケルの表面を含んだ成分に適用した後(焼結ペーストは金側に接触した)または銅の表面に適用した後に行った。その後、焼結ペーストを、TiNiAg金属被覆を有するシリコン成分に接触させ、それぞれの圧力(プロセス圧力)で、240℃で3分間焼結させた。
a) Pressure Sintering Pressure sintering was performed after applying the sintered paste to the component containing the gold / nickel surface (the sintered paste was in contact with the gold side) or after applying it to the copper surface. The sintered paste was then contacted with a silicon component having a TiNiAg metal coating and sintered at 240 ° C. for 3 minutes at the respective pressure (process pressure).

b)無圧力焼結
無圧力焼結は、焼結ペーストを金/ニッケルの表面を含んだ成分に適用した後(焼結ペーストは金側に接触した)または銅の表面に適用した後に行った。その後、焼結ペーストを、TiNiAg金属被覆を有するシリコン成分に接触させた。次の加熱プロファイルを無圧力焼結で用いた。焼結される接触部位を、30分間にわたって25℃〜160℃で徐々に加熱し、その後、160℃で30分間維持した。次に、5分間にわたって最終温度230℃まで温度を徐々に上昇させ、その後60分間、この温度に維持した。その後、温度を50分間にわたって30℃まで徐々に下げた。
b) Pressureless sintering Pressureless sintering was performed after applying the sintered paste to the component containing the gold / nickel surface (the sintered paste was in contact with the gold side) or after applying it to the copper surface. . The sintered paste was then contacted with a silicon component having a TiNiAg metal coating. The following heating profile was used for pressureless sintering. The sintered contact sites were gradually heated at 25 ° C. to 160 ° C. over 30 minutes and then maintained at 160 ° C. for 30 minutes. The temperature was then gradually increased to a final temperature of 230 ° C. over 5 minutes and then maintained at this temperature for 60 minutes. Thereafter, the temperature was gradually lowered to 30 ° C. over 50 minutes.

焼結プロセスは、保護ガス雰囲気(窒素)下または空気にさらして進めてもよい。   The sintering process may proceed under a protective gas atmosphere (nitrogen) or exposed to air.

焼結性の評価
焼結性は2つの等しく重み付けした評価基準によって測定した。
Sinterability evaluation Sinterability was measured according to two equally weighted evaluation criteria.

第1の基準:スクリーンカット試験
焼結された接触部位は、5つの平行なカットラインを、水平方向および垂直方向に有した。それぞれのカットライン間の長さは1mmであった。
First Criteria: Screen Cut Test The sintered contact site had 5 parallel cut lines in the horizontal and vertical directions. The length between each cut line was 1 mm.

焼結層が分離せず、カットがきれいな場合、非常に良いスクリーンカット(グレード=1)が明らかである。   If the sintered layers do not separate and the cut is clean, a very good screen cut (grade = 1) is evident.

少しの剥がれと破断がある場合は、中等度のスクリーンカット(グレード=3)が明らかである。   A moderate screen cut (grade = 3) is evident when there is a slight detachment and breakage.

焼結層が分離する場合、非常に不十分なスクリーンカット(グレード=5)が明らかである。   If the sintered layers separate, a very poor screen cut (grade = 5) is evident.

スクリーンカットが非常に良いスクリーンカットと中等度のスクリーンカットとの間にある場合、良いスクリーンカット(グレード=2)が明らかである。   A good screen cut (grade = 2) is evident if the screen cut is between a very good screen cut and a moderate screen cut.

スクリーンカットが中等度と非常に不十分なスクリーンカットの間にある場合、不十分なスクリーンカット(グレード=4)が明らかである。   If the screen cut is between a moderate and very poor screen cut, a poor screen cut (grade = 4) is evident.

第2の基準:曲げ試験
シリコン成分に結合した基板を、図1および2に示すようにローラーに取り付けた。図1および2において、焼結層(4)によって基板(ニッケル/金成分または銅成分)(1)に対して焼結されたシリコン成分(3)を、直径2cmのローラー(2)に取り付けた。その複合体を右から左に進めてローラー上で曲げた。図1は、シリコン成分(3)が基板に完全に接着しているので、非常に良い結果(グレード=1)の曲げ試験を示している。
Second Criteria: Bending Test A substrate bonded to the silicon component was attached to a roller as shown in FIGS. 1 and 2, a silicon component (3) sintered against a substrate (nickel / gold component or copper component) (1) by a sintered layer (4) is attached to a roller (2) with a diameter of 2 cm. . The composite was advanced from right to left and bent on a roller. FIG. 1 shows a bending test with very good results (grade = 1) since the silicon component (3) is completely adhered to the substrate.

図2は、シリコン成分(3)が基板から剥がれているので、非常に不十分な結果(グレード=5)の曲げ試験を示している。グレード2〜4はこれらの極値の間にある。   FIG. 2 shows a bending test with very poor results (grade = 5) because the silicon component (3) is peeled off the substrate. Grades 2-4 are between these extremes.

その後、スクリーンカット試験および曲げ試験のグレードを足し、平均値を算出した。平均値は、それぞれの焼結性混合物に関して、表2に「焼結性」として示した。   Thereafter, the grades of the screen cut test and the bending test were added, and the average value was calculated. The average value is shown as “sinterability” in Table 2 for each sinterable mixture.

それぞれのペーストの焼結性結果は、表2に示している。

Figure 2016523426
The sinterability results for each paste are shown in Table 2.
Figure 2016523426

Figure 2016523426
Figure 2016523426

Claims (19)

(a)金属粒子と、
(b)式I:R−COR(I)で表される有機化合物であって、
式中、Rは8〜32個の炭素原子を有する脂肪族残基であり、Rは−OM部分または−X−R部分を含み、Mはカチオンであり、XはO、S、N−Rから成る群から選択され、Rは水素原子または脂肪族残基であり、Rは水素原子または脂肪族残基である、有機化合物と、
を含み、
有機化合物(b)中に存在する炭素の、金属粒子(a)中に存在する酸素に対するモル比が3〜50の範囲である、混合物。
(A) metal particles;
(B) an organic compound represented by the formula I: R 1 -COR 2 (I),
Wherein R 1 is an aliphatic residue having 8 to 32 carbon atoms, R 2 includes an —OM moiety or —X—R 3 moiety, M is a cation, and X is O, S, An organic compound selected from the group consisting of N—R 4 , wherein R 3 is a hydrogen atom or an aliphatic residue, and R 4 is a hydrogen atom or an aliphatic residue;
Including
A mixture in which the molar ratio of carbon present in the organic compound (b) to oxygen present in the metal particles (a) is in the range of 3-50.
金属粒子(a)の少なくとも1つの金属が、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、合金、およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項1記載の混合物。   The mixture of claim 1, wherein the at least one metal of the metal particles (a) is selected from the group consisting of silver, copper, nickel, aluminum, alloys, and mixtures thereof. 金属粒子(a)の少なくとも1つの金属が、銀、銅、および銅と銀の混合物から成る群から選択される、請求項1または2の混合物。   The mixture of claim 1 or 2, wherein the at least one metal of the metal particles (a) is selected from the group consisting of silver, copper, and a mixture of copper and silver. 有機化合物(b)が、C〜C30の脂肪酸であり、好ましくはC〜C24の脂肪酸、より好ましくはC12〜C18の脂肪酸である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の混合物。 Organic compound (b) is a fatty acid of C 8 -C 30, preferably fatty acids C 8 -C 24, more preferably a fatty acid of C 12 -C 18, any one of the preceding claims The mixture described in 1. 有機化合物(b)が、オクタン酸、ステアリン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の混合物。   The mixture according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic compound (b) is selected from the group consisting of octanoic acid, stearic acid, lauric acid, palmitic acid, and mixtures thereof. ペーストが酸素原子を含む付加的なポリマーを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の混合物。   6. A mixture according to any one of the preceding claims, wherein the paste comprises an additional polymer comprising oxygen atoms. 有機化合物(b)が、粒子(a)上でコーティングの形態で存在する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の混合物。   The mixture according to any one of claims 1 to 6, wherein the organic compound (b) is present in the form of a coating on the particles (a). 化合物(b)が、粒子(a)および化合物(b)の総重量に対して、0.1〜4.0重量%の量で存在し、より好ましくは0.3〜3.0重量%で、さらにより好ましくは0.4〜2.5重量%で、特に好ましくは0.5〜2.2重量%で、特に0.8〜2.0重量%で存在する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の混合物。   Compound (b) is present in an amount of 0.1-4.0% by weight, more preferably 0.3-3.0% by weight, based on the total weight of particles (a) and compound (b). Even more preferably from 0.4 to 2.5% by weight, particularly preferably from 0.5 to 2.2% by weight, in particular from 0.8 to 2.0% by weight. The mixture according to any one of the above. 金属粒子(a)が、金属粒子(a)の重量に対して、0.01〜015重量%の酸素含有量を有し、好ましくは0.05〜0.10重量%の酸素含有量を有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の混合物。   The metal particles (a) have an oxygen content of 0.01 to 015% by weight, preferably 0.05 to 0.10% by weight, based on the weight of the metal particles (a). The mixture according to any one of claims 1 to 8. 有機化合物(b)に含まれる炭素の、金属粒子に含まれる酸素に対するモル比が4〜45、好ましくは5〜40、より好ましくは10〜35、特に12〜30、具体的には15〜25、または12〜45の範囲で、15〜14が好ましい、請求項1〜9のいずれか1項に記載の混合物。   The molar ratio of carbon contained in the organic compound (b) to oxygen contained in the metal particles is 4-45, preferably 5-40, more preferably 10-35, especially 12-30, specifically 15-25. Or the mixture according to any one of claims 1 to 9, wherein 15 to 14 is preferred in the range of 12 to 45. (c)分散剤をさらに含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の混合物。   (C) The mixture according to any one of claims 1 to 10, further comprising a dispersant. 分散剤(c)が、α−テルピネオール、β−テルピネオール、γ−テルピネオール、δ−テルピネオール、前述のテルピネオールの混合物、N−メチル−2−ピロリドン、エチレングリコール、ジメチルアセトアミド、1−トリデカノール、2−トリデカノール、3−トリデカノール、4−トリデカノール、5−トリデカノール、6−トリデカノール、イソトリデカノール、二塩基性エステル、好ましくはグルタル酸のジメチルエステル、アジピン酸のジメチルエステル、コハク酸のジメチルエステル、またはそれらの混合物、グリセリン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項11記載の混合物。   The dispersant (c) is α-terpineol, β-terpineol, γ-terpineol, δ-terpineol, a mixture of the above-mentioned terpineols, N-methyl-2-pyrrolidone, ethylene glycol, dimethylacetamide, 1-tridecanol, 2-tridecanol. 3-tridecanol, 4-tridecanol, 5-tridecanol, 6-tridecanol, isotridecanol, dibasic ester, preferably dimethyl ester of glutaric acid, dimethyl ester of adipic acid, dimethyl ester of succinic acid, or 12. The mixture of claim 11 selected from the group consisting of a mixture, glycerin, diethylene glycol, triethylene glycol, and mixtures thereof. 金属粒子(a)、有機化合物(b)、および適用可能な場合、分散剤(c)が混合されることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の混合物の生成方法。   The method for producing a mixture according to any one of claims 1 to 10, wherein the metal particles (a), the organic compound (b), and, if applicable, the dispersant (c) are mixed. . 少なくとも第1の成分、第2の成分、および請求項1〜12のいずれか1項に記載の混合物を含む交互重ね配置を提供する工程であって、前記混合物を、前記第1の成分と前記第2の成分との間に位置付ける工程と、
前記交互重ね配置を焼結する工程と、
を含む、少なくとも2つの成分の結合方法。
A step of providing an alternating stack comprising at least a first component, a second component, and a mixture according to any one of claims 1 to 12, wherein the mixture is combined with the first component and the first component. Positioning between the second component;
Sintering the alternating arrangement;
A method of combining at least two components comprising:
前記焼結する工程が、180℃〜250℃の温度で行われ、好ましくは200℃〜240℃の温度で行われる、請求項14記載の結合方法。   The bonding method according to claim 14, wherein the sintering step is performed at a temperature of 180 ° C to 250 ° C, preferably at a temperature of 200 ° C to 240 ° C. 前記焼結が0MPa〜30MPaのプロセス圧力で行われ、好ましくは5MPa〜25MPaのプロセス圧力で行われる、請求項14または15に記載の結合方法。   The bonding method according to claim 14 or 15, wherein the sintering is performed at a process pressure of 0 MPa to 30 MPa, preferably at a process pressure of 5 MPa to 25 MPa. 前記成分の少なくとも1つが金属表面を有し、好ましくは金の表面、パラジウムの表面、銀の表面、または銅の表面を有し、それらの上に前記混合物が適用される、請求項14〜16のいずれか1項に記載の結合方法。   17. At least one of the components has a metal surface, preferably a gold surface, a palladium surface, a silver surface, or a copper surface, on which the mixture is applied. The bonding method according to any one of the above. a)請求項1〜12のいずれか1項に記載の混合物を第1の成分の成分表面に適用する工程と、
b)前記混合物が前記第1の成分と第2の成分との間に位置するように適切に第2の成分を配置することによって交互重ね配置を提供する工程と、
c)前記交互重ね配置を焼結する工程と、
を含む、請求項14〜17のいずれか1項に記載の結合方法。
a) applying the mixture according to any one of claims 1 to 12 to the component surface of the first component;
b) providing an alternating arrangement by appropriately arranging the second component such that the mixture is located between the first and second components;
c) sintering the alternating stack arrangement;
The coupling | bonding method of any one of Claims 14-17 containing this.
前記混合物が適用される前記成分の表面のうちの少なくとも1つが、非貴金属の表面であり、特に銅であることを特徴とする、請求項14〜18のいずれか1項に記載の結合方法。
The bonding method according to any one of claims 14 to 18, characterized in that at least one of the surfaces of the component to which the mixture is applied is a non-noble metal surface, in particular copper.
JP2016511071A 2013-05-03 2014-04-30 Improved sintered paste containing partially oxidized metal particles Active JP6162885B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13002360.9A EP2799164B1 (en) 2013-05-03 2013-05-03 Improved sinter paste with partially oxidised metal particles
PCT/EP2014/058891 WO2014177645A1 (en) 2013-05-03 2014-04-30 Improved sinter paste with partially oxidized metal particles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016523426A true JP2016523426A (en) 2016-08-08
JP6162885B2 JP6162885B2 (en) 2017-07-12

Family

ID=48366085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016511071A Active JP6162885B2 (en) 2013-05-03 2014-04-30 Improved sintered paste containing partially oxidized metal particles

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20160082512A1 (en)
EP (1) EP2799164B1 (en)
JP (1) JP6162885B2 (en)
KR (1) KR20160005087A (en)
CN (1) CN105324198B (en)
HU (1) HUE042419T2 (en)
MX (1) MX2015015121A (en)
SG (1) SG11201509049SA (en)
TW (1) TWI537088B (en)
WO (1) WO2014177645A1 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015202969A1 (en) * 2015-02-02 2016-08-04 Siemens Aktiengesellschaft Sinterable mixture for joining components as well as composite and product thereof
EP3009211B1 (en) * 2015-09-04 2017-06-14 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Metal paste and its use for joining components
KR102101474B1 (en) 2015-12-15 2020-04-16 주식회사 엘지화학 Metal paste and thermoelectric module
CN110167695A (en) * 2017-01-11 2019-08-23 日立化成株式会社 Engagement copper thickener, conjugant and semiconductor device without pressurization
EP3401039A1 (en) 2017-05-12 2018-11-14 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Method of joining structural elements using metal paste
CN110546747A (en) 2017-05-12 2019-12-06 贺利氏德国有限两合公司 Method for connecting components by means of a metal paste
CN108247238A (en) * 2017-12-11 2018-07-06 安徽宝辰机电设备科技有限公司 One kind prolongs the service life red copper welding compound and its application method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0697316A (en) * 1992-09-10 1994-04-08 Denki Kagaku Kogyo Kk Bonding material and circuit board
JPH11264001A (en) * 1998-03-16 1999-09-28 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Flake copper powder and its production
JP2005200734A (en) * 2004-01-19 2005-07-28 Dowa Mining Co Ltd Flaky copper powder, and its production method
JP2013504149A (en) * 2009-09-04 2013-02-04 ヘレウス マテリアルズ テクノロジー ゲーエムベーハー ウント カンパニー カーゲー Metal paste containing CO precursor

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007034833A1 (en) * 2005-09-21 2007-03-29 Nihon Handa Co., Ltd. Pasty silver particle composition, process for producing solid silver, solid silver, joining method, and process for producing printed wiring board
JP4801958B2 (en) * 2005-09-29 2011-10-26 東海ゴム工業株式会社 Conductive paste
JP4505825B2 (en) * 2006-09-15 2010-07-21 国立大学法人大阪大学 Method for sintering metal nanoparticles and method for forming wiring on a substrate using the sintering method
DE102010044329A1 (en) * 2010-09-03 2012-03-08 Heraeus Materials Technology Gmbh & Co. Kg Contacting agent and method for contacting electrical components
DE102010044326A1 (en) 2010-09-03 2012-03-08 Heraeus Materials Technology Gmbh & Co. Kg Use of aliphatic hydrocarbons and paraffins as solvents in silver pastes
JP2012182111A (en) * 2011-02-28 2012-09-20 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd Conductive metal paste composition and manufacturing method thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0697316A (en) * 1992-09-10 1994-04-08 Denki Kagaku Kogyo Kk Bonding material and circuit board
JPH11264001A (en) * 1998-03-16 1999-09-28 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Flake copper powder and its production
JP2005200734A (en) * 2004-01-19 2005-07-28 Dowa Mining Co Ltd Flaky copper powder, and its production method
JP2013504149A (en) * 2009-09-04 2013-02-04 ヘレウス マテリアルズ テクノロジー ゲーエムベーハー ウント カンパニー カーゲー Metal paste containing CO precursor

Also Published As

Publication number Publication date
SG11201509049SA (en) 2016-01-28
KR20160005087A (en) 2016-01-13
CN105324198A (en) 2016-02-10
EP2799164A1 (en) 2014-11-05
JP6162885B2 (en) 2017-07-12
HUE042419T2 (en) 2019-06-28
MX2015015121A (en) 2016-08-17
WO2014177645A1 (en) 2014-11-06
EP2799164B1 (en) 2018-12-19
TWI537088B (en) 2016-06-11
US20160082512A1 (en) 2016-03-24
CN105324198B (en) 2018-04-13
TW201503984A (en) 2015-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6162885B2 (en) Improved sintered paste containing partially oxidized metal particles
US10144095B2 (en) Sinter paste with coated silver oxide on noble and non-noble surfaces that are difficult to sinter
TWI628256B (en) Metal paste and use thereof for the connecting of components
TWI496634B (en) Use of aliphatic hydrocarbons and paraffins as solvents in sintered silver pastes
US20210276085A1 (en) Metal sintering preparation and the use thereof for the connecting of components
JP6153077B2 (en) Metal nanoparticle paste, bonding material containing the same, and semiconductor device using the same
TWI478178B (en) Paste and method for connecting electronic component to substrate
JP6313761B2 (en) Silver sinterable composition containing flux or reducing agent for metal bonding
JP6312858B2 (en) Metal paste and its use for joining components
US20170141074A1 (en) Metal preparation for connecting components
WO2016028221A1 (en) Metal sintering preparation and the use thereof of the connecting of components
TW201616624A (en) Metal sintering preparation and the use thereof for the connecting of components
TW201603933A (en) Metal paste and use thereof for the connecting of components
WO2018101471A1 (en) Electroconductive bonding material and method for manufacturing semiconductor device
WO2024037760A1 (en) Silver sintering paste and use thereof for connecting components

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161116

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161122

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170112

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170509

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170515

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170606

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170615

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6162885

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250